KR101836183B1 - 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법 - Google Patents

입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법은 안경을 이용하여 3D 영상을 시청할 수 있는 입체영상표시장치에 있어서, 액정셔터방식과 편광방식의 입체영상표시장치의 구현모드에 관계없이 하나의 입체영상 시청용 안경을 통해 손쉽게 3D 영상을 시청하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법{GLASSES FOR WATCHING 3D IMAGE AND METHOD FOR WATCHING OF 3D IMAGE USING THE SAME}
본 발명은 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법에 관한 것이다.
3D 디스플레이(display)란 간단히 정의를 내리자면 "인위적으로 3D화면을 재생시켜 주는 시스템의 총체"라고 할 수 있다.
여기서, 시스템이란 3D로 보여질 수 있는 소프트웨어적인 기술과 그 소프트웨어적 기술로 만든 컨텐츠를 실제로 3D로 구현해내는 하드웨어를 동시에 포함한다. 소프트웨어 영역까지 포함시키는 이유는 3D 디스플레이 하드웨어의 경우 각각의 입체 구현방식마다 별도의 소프트웨어적 방식으로 구성된 컨텐츠가 따로 필요하기 때문이다.
또한, 가상 3D 디스플레이는 사람이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 우리 눈이 가로방향으로 약 65mm 떨어져 있어서 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 말 그대로 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 시스템의 총체이다. 다시 말해 우리의 눈은 양안시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간은(정확히 말하면 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠 가지고 있는) 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합시킴으로써 우리가 입체감을 느낄 수 있게 되는데, 그것을 이용하여 2D 디스플레이 장치에서 좌우 화상 2개를 동시에 표시하여 각각의 눈으로 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 내는 것이 바로 가상 3D 디스플레이인 것이다.
이러한 가상 3D 디스플레이 하드웨어 장치에서 하나의 화면으로 2채널의 화상을 나타내기 위해서는 예를 들어, 하나의 화면에서 가로나 세로의 한쪽 방향으로 줄을 한 줄씩 바꿔가며 한 채널씩 출력하게 된다. 그렇게 동시에 2채널의 화상이 하나의 디스플레이 장치에서 출력되면 하드웨어적 구조상 무안경방식의 경우에는 오른쪽 화상은 그대로 오른쪽 눈으로 들어가고, 왼쪽 화상은 왼쪽 눈으로만 들어가게 된다. 또한, 안경을 착용하는 방식의 경우에는 각각의 방식에 맞는 특수한 안경을 통하여 오른쪽 화상은 왼쪽 눈이 볼 수 없게 가려주고, 왼쪽 화상은 오른쪽 눈이 볼 수 없게 각각 가려주는 방법을 사용한다.
이와 같이 한 줄씩 바꿔가며 출력한다 해도 줄의 두께와 간격이 0.1mm~0.5mm 정도의 아주 미세한 수준이므로 우리의 눈은 그 정도의 간격은 인지하지 못하고 각 채널의 두 화상을 각 눈에서 하나씩의 화면인 것으로 인식하게 되지만, 2D 화면으로 사용할 때에 비해 똑같은 크기의 화면에서 눈으로 들어가는 정보량은 각 채널 당 반을 나눠 가지므로 해상도와 체감밝기가 절반 정도로 줄어들게 되는 단점이 있다.
이러한 입체영상의 표시방법으로는 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경방식이 있다.
상기 안경을 착용하는 방식은 청색과 적색의 색안경을 좌우에 각각 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식과 좌우 편광방향이 서로 다른 편광안경을 쓰는 편광방식과 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기를 맞추는 액정셔터가 설치된 안경을 쓰는 액정셔터방식 등이 있으며, 이중 상기 편광방식과 액정셔터방식이 주로 사용되고 있다. 참고로, 상기 편광방식 및 액정셔터방식은 좌우 영상을 분리하는 방식에 차이가 있으며, 각각 공간분할 및 시간분할을 통해 좌우 영상을 분리하게 된다.
이때, 기존의 안경을 착용하는 방식에 있어 입체영상 시청용 안경은 상기 2종류의 구동방식의 차이로 인한 상호 호환성이 결여되어 있기 때문에 하나의 구동방식에서만 시청이 가능한 단점이 있다. 그 결과 시청자들은 2가지 방식 중에서 오직 단일 방식의 3D 영상만을 시청이 가능하다는 문제점이 발생하게 된다.
이에 하나의 안경으로 2가지 방식의 입체영상표시장치를 모두 시청할 수 있는 입체영상 시청용 안경 개발의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 하나의 안경으로 액정셔터방식과 편광방식의 입체영상표시장치를 모두 시청할 수 있는 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입체영상 시청용 안경은 액정셔터방식과 패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치에서 모두 3D를 시청할 수 있는 구동패널을 구비한 좌우 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 구동패널은, 상기 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면에 각각 구비되는 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판 및 상기 기판 배면에 차례대로 구비되는 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 서로 수직하게 배치되며, 상기 제 1 선형 편광자는 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 좌우 테는 각 측단에서 후방으로 절곡하여 연장된 연장부를 구비하며, 상기 연장부에 액정셔터의 구동을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 전원 스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정셔터방식에 있어 시간 분할된 화면의 반복되는 주기에 동기를 맞추기 위한 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정셔터용 패널은 제 1 선형 편광자와 제 2 선형 편광자가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극이 부착된 유리기판이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 매질로서 편광방향에 따른 위상 차이를 유발하지 않는 글라스 또는 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 기타 다른 시력 교정에 필요한 굴절률을 갖는 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 4분의 1 파장판은 상기 좌우 렌즈를 통해 각각 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상을 분리하여 투과시키기 위해, 원편광방식의 경우 각각 +1/4 파장판 및 -1/4 파장판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입체영상 시청용 안경의 제조방법은 액정셔터방식과 패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치에서 모두 3D 영상을 시청할 수 있는 구동패널을 구비한 좌우 렌즈를 포함하는 입체영상 시청용 안경의 제조방법에 있어, 상기 좌우 렌즈를 제조하는 단계는, 상기 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면 각각에 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판을 정렬하여 부착하는 단계 및 상기 기판 배면에 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자로 이루어진 액정셔터용 패널을 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 서로 수직하게 배치되며, 상기 제 1 선형 편광자는 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기판은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 매질로서 편광방향에 따른 위상 차이를 유발하지 않는 글라스 또는 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기판이 글라스로 이루어진 경우, 상기 기판 전면에 4분의 1 파장판을 부착하는 단계는 기판 전면에 UV 경화수지를 코팅하는 단계; 상기 UV 경화수지가 코팅된 기판 전면에 4분의 1 파장판을 정렬하는 단계; 및 상기 UV 경화수지에 UV를 조사하여 상기 4분의 1 파장판을 기판에 합착하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 4분의 1 파장판이 부착된 기판 배면에 상기 제 1 선형 편광자와 액정층 및 제 2 선형 편광자(상기 제 1 선형 편광자에 수직된 방향으로 배치된)로 이루어진 미리 제작된 상기 액정셔터용 패널을 부착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입체영상의 시청방법은 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면에 각각 구비되는 +4분의 1파장판과 -4분의 파장판 및 상기 기판 배면에 차례대로 구비되는 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 서로 수직하게 배치되며, 상기 제 1 선형 편광자는 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 입체영상 시청용 안경을 준비하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않도록 상기 입체영상 시청용 안경의 전원 스위치를 오프(OFF)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 액정셔터방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 프레임(N frame, N+1 frame) 단위로 시간 분할된 좌우 영상 데이터의 반복되는 주기에 동기를 맞추어 상기 좌우 렌즈 각각에 교대로 신호 전원을 온/오프(ON/OFF)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 입체영상 시청용 안경의 액정셔터용 패널은 제 1 선형 편광자와 제 2 선형 편광자가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극이 부착된 유리기판이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 4분의 1 파장판이 부착된 기판 배면에 상기 제 1 선형 편광자와 동일한 방향의 광흡수축을 가지는 제 3 선형 편광자를 부착한 후, 미리 제작된 상기 액정셔터용 패널을 부착하는 것을 특징으로 한다.
상기 편광방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에 상기 입체영상 시청용 안경의 좌 렌즈의 4분의 1 파장판과 우 렌즈의 4분의 1 파장판은 예를 들어, 각각 +1/4 파장판과 -1/4 파장판으로 이루어짐에 따라 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상, 예를 들어 각각 좌-원편광(left-handed circularly polarization)된 영상과 우-원편광(right-handed circularly polarization)된 영상을 분리하여 투과시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 ±1/4 파장판으로 이루어진 좌우 렌즈의 4분의 1 파장판을 통과한 빛은 기판 배면의 제 1 선형 편광자와 동일한 방향으로 선편광 되어 상기 제 1 선형 편광자를 투과하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 액정셔터용 패널의 액정층에 전압이 인가되지 않게 됨에 따라 상기 제 1 선형 편광자를 통과한 빛은 상기 제 1 선형 편광자와 광흡수축이 수직인 제 2 선형 편광자를 통과하는 것을 특징으로 한다.
액정셔터방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에 전압이 인가되지 않은 좌안용 액정셔터용 패널은 입사편광을 90도 회전시켜 직교방향으로 놓인 제 2 선형 편광자를 통과시킴에 따라 좌안으로 영상신호가 들어오게 되며, 반면에 전압이 인가된 우안용 액정셔터용 패널은 편광방향을 변화시키지 못하기 때문에 영상신호가 제 2 선형 편광자에서 차단되어 우안으로 들어가지 못하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기의 과정을 좌우 교대로 바꾸면서 좌우 영상에 시차를 제공하여 입체감을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법은 하나의 입체영상 시청용 안경을 착용하고서 2가지 방식의 입체영상표시장치를 모두 시청할 수 있는 효과를 제공한다.
이때, 상기 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법은 동일한 안경에서 액정셔터의 전원 스위치만을 온/오프 함으로써 2가지 구동방식 사이를 손쉽게 전환할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 시청자들에게 3D 안경을 2종류로 마련해야 하는 불편함을 없애주는 편의성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1에 도시된 입체영상 시청용 안경의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 4는 편광방식의 입체영상표시장치에 대해 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경을 이용한 입체영상의 시청방법을 설명하기 위한 예시도.
도 5a 및 도 5b는 액정셔터방식의 입체영상표시장치에 대해 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경을 이용한 입체영상의 시청방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경 및 이를 이용한 입체영상의 시청방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도로써, 3D 영상을 시청하기 위한 구동패널의 단면을 추가로 확대하여 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경(100)은 3D 영상을 시청하기 위한 좌우 렌즈(110)와 상기 좌우 렌즈(110)가 끼워져 고정되는 좌우 테(121) 및 상기 좌우 테(121)의 각 측단에서 후방으로 절곡하여 연장된 연장부(121')를 구비하며, 상기 좌우 테(121)의 연장부(121')는 좌우 안경다리(122)와 힌지를 통해 연결되게 된다.
그리고, 상기 연장부(121')의 소정 영역에는 액정셔터방식과 편광방식의 입체영상표시장치의 구현모드에 따라 액정셔터의 구동을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 전원 스위치(123)가 구비되는 한편, 액정셔터방식의 경우 시간 분할된 화면의 반복되는 주기에 동기를 맞추기 위한 센서(124)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 전원 스위치(123)가 위치한 연장부(121')에는 액정셔터를 구동시키기 위한 전자모듈(미도시)이 내장될 수 있다.
상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 좌우 렌즈(110)는 다수 층이 적층된 구동패널로 이루어지는데, 상기 구동패널은 투명한 기판(111) 전면(前面)에 형성된 4분의 1 파장판(quarter waveplate)(112)과 상기 기판(111) 배면(背面)에 차례대로 형성된 제 1 선형 편광자(linear polarizer)(113)와 액정층(114) 및 제 2 선형 편광자(115)를 포함한다.
이때, 상기 전면 및 배면이라는 표현은 상대적인 의미를 갖기는 하나, 여기서는 입체영상 시청용 안경(100)을 통해 바라볼 때의 전면 및 배면을 각각 의미하는 것으로 한다.
그리고, 상기 제 1 선형 편광자(113)와 액정층(114) 및 제 2 선형 편광자(115)는 액정셔터방식의 액정셔터용 패널(116)을 구성할 수 있으며, 상기 제 1 선형 편광자(113)와 기판(111) 사이에는 상기 제 1 선형 편광자(113)와 실질적으로 동일한 방향의 광흡수축을 가지는 제 3 선형 편광자를 구비할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 3 선형 편광자는 필요에 따라 경사지게 배치하는 것도 가능하다.
상기 기판(111)은 광학적으로 투명하고 등방성(isotropic)을 갖는 매질로서 편광방향에 따른 위상 차이를 유발하지 않는 글라스(glass) 또는 필름을 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(111)은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 기타 다른 시력 교정에 필요한 굴절률을 갖는 투명한 재질을 사용할 수 있다.
상기 4분의 1 파장판(112)은 좌우 렌즈(110)를 통해 각각 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상을 분리하여 투과시키기 위해, 예를 들어 원편광방식의 경우 각각 +1/4 파장판 및 -1/4 파장판으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 액정셔터용 패널(116)은 2개의 선형 편광자(113, 115)가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극(미도시)이 부착된 유리기판(미도시)이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층(114)이 형성되도록 구성될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 입체영상 시청용 안경의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1에 도시된 입체영상 시청용 안경의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 입체영상 시청용 안경의 좌우 렌즈를 구성하는 구동패널의 제조방법을 개략적으로 나타내고 있다.
이때, 상기 도 2a 내지 도 2d는 입체영상 시청용 안경의 좌우 렌즈 중 어느 한쪽의 렌즈를 구성하는 구동패널의 제조방법을 예를 들어 나타내고 있다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 소정 기판(111)의 전면에 UV 경화수지(resin)(116)를 코팅한다.
상기 기판(111)은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 매질로서 편광방향에 따른 위상 차이를 유발하지 않는 글라스 또는 필름을 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(111)은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 기타 다른 시력 교정에 필요한 굴절률을 갖는 투명한 재질을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 UV 경화수지(미도시)가 코팅된 기판(111)의 전면에 4분의 1 파장판(112)을 정렬(align)하여 부착한 후, UV를 조사하여 경화에 의한 합착을 한다.
전술한 바와 같이 상기 4분의 1 파장판(112)은 좌우 렌즈를 통해 각각 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상을 분리하여 투과시키기 위해, 예를 들어 원편광방식의 경우 +1/4 파장판 또는 -1/4 파장판으로 이루어질 수 있다. 상기 4분의 1 파장판(112)이 +1/4 파장판으로 이루어지는 경우 도시되지 않은 다른 한쪽의 렌즈를 구성하는 구동패널의 패턴 리타더는 -1/4 파장판으로 이루어지게 된다.
이때, 상기 기판(111)이 필름일 경우 UV 경화에 의한 합착공정이 생략될 수 있다.
다음으로, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(111)의 배면에 미리 제작된 액정셔터용 패널(116)을 정렬하여 부착한다.
전술한 바와 같이 상기 액정셔터용 패널(116)은 2개의 선형 편광자(113, 115)가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극(미도시)이 부착된 유리기판(미도시)이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층(114)이 형성되도록 구성될 수 있다.
이와 같이 상기 4분의 1 파장판(112)이 부착된 기판(111) 배면에 미리 제작된 액정셔터용 패널(116)을 부착하는 경우에는 UV 수지를 상기 기판(111) 배면에 코팅하고, 상기 액정셔터용 패널(116)을 기판(111)과 정렬하여 부착한 후, UV를 조사하여 경화에 의한 합착을 하게 된다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상기 4분의 1 파장판(112)이 부착된 기판(111) 배면에 상기 제 1 선형 편광자(113)와 동일한 방향의 광흡수축을 가지는 제 3 선형 편광자를 부착한 후, 상기의 방법으로 미리 제작된 액정셔터용 패널(116)을 부착하는 경우에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 기판(111) 전면에 위로부터 차례대로 4분의 1 파장판(112)과 액정셔터용 패널(116)을 적층하여 부착하는 경우에도 적용 가능하며, 이를 다음의 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도로써, 구동패널의 적층 순서를 달리하는 것을 제외하고는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경의 구조와 실질적으로 동일하다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입체영상 시청용 안경(200)은 3D 영상을 시청하기 위한 좌우 렌즈(210)와 상기 좌우 렌즈(210)가 끼워져 고정되는 좌우 테(221) 및 상기 좌우 테(221)의 각 측단에서 후방으로 절곡하여 연장된 연장부(221')를 구비하며, 상기 좌우 테(221)의 연장부(221')는 좌우 안경다리(222)와 힌지를 통해 연결되게 된다.
그리고, 상기 연장부(221')의 소정 영역에는 액정셔터방식과 편광방식의 입체영상표시장치의 구현모드에 따라 액정셔터의 구동을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 전원 스위치(223)가 구비되는 한편, 액정셔터방식의 경우 시간 분할된 화면의 반복되는 주기에 동기를 맞추기 위한 센서(224)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 전원 스위치(223)가 위치한 연장부(221')에는 액정셔터를 구동시키기 위한 전자모듈(미도시)이 내장될 수 있다.
상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 좌우 렌즈(210)는 다수 층이 적층된 구동패널로 이루어지는데, 상기 구동패널은 투명한 기판(211) 전면에 위로부터 차례대로 형성된 4분의 1 파장판(212), 제 1 선형 편광자(213), 액정층(214) 및 제 2 선형 편광자(215)를 포함한다.
이때, 상기 제 1 선형 편광자(213)와 액정층(214) 및 제 2 선형 편광자(215)는 액정셔터방식의 액정셔터용 패널(216)을 구성할 수 있으며, 상기 제 1 선형 편광자(213)와 4분의 1 파장판(212) 사이에는 상기 제 1 선형 편광자(213)와 실질적으로 동일한 방향의 광흡수축을 가지는 제 3 선형 편광자를 구비할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 3 선형 편광자는 필요에 따라 경사지게 배치하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이 상기 기판(211)은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 매질로서 편광방향에 따른 위상 차이를 유발하지 않는 글라스 또는 필름을 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(211)은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 기타 다른 시력 교정에 필요한 굴절률을 갖는 투명한 재질을 사용할 수 있다.
상기 4분의 1 파장판(212)은 좌우 렌즈(210)를 통해 각각 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상을 분리하여 투과시키기 위해, 예를 들어 원편광방식의 경우 각각 +1/4 파장판 및 -1/4 파장판으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 액정셔터용 패널(216)은 2개의 선형 편광자(213, 215)가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극(미도시)이 부착된 유리기판(미도시)이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층(214)이 형성되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 특징을 가진 본 발명의 입체영상 시청용 안경은 액정셔터방식과 편광방식의 입체영상표시장치에서 모두 3D 영상을 시청할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 편광방식의 입체영상표시장치에 대해 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경을 이용한 입체영상의 시청방법을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 도 4를 참조하면, 편광방식은 편광 현상을 이용하는 것으로 표시패널(130)의 화면 전면에 패턴 리타더(patterned retarder)(132)를 배치하여 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 방식이다.
참고로, 상기 편광방식 입체영상표시장치의 패턴 리타더(132)는 좌우 영상이 서로 수직의 방향을 갖는 편광 상태를 구현할 수 있도록 위치에 따른 일정한 패턴이 형성되어 있는 필름을 의미한다.
이때, 상기 표시패널(130)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 표시패널(130)을 액정표시장치로 구성하는 경우에는 상기 표시패널(130)과 패턴 리타더(132) 사이에, 예를 들어 수평 방향의 광흡수축을 가지는 편광 필름(131)을 배치한다.
현재 널리 사용되는 것은 라인 별로 좌우 영상을 배치하는 방식이다. 즉, 도시된 바와 같이, 수직 방향으로 홀수 라인에 좌(L) 영상을, 짝수 라인에 우(R) 영상을 배치한다. 이렇게 표시패널(130)에 좌우(L, R) 영상을 디스플레이하면, 시청자는 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경(100)을 착용하여 좌우(L, R) 영상을 분리하여 봄으로써 3D 영상을 즐길 수 있게 된다.
즉, 시청자가 상기 편광방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에는 입체영상 시청용 안경(100)의 전원 스위치를 오프(OFF)하여 액정셔터용 패널(116)의 액정층(114)에 전압이 인가되지 않게 하며, 이 상태에서 입체영상 시청용 안경(100)의 좌안용 렌즈(110L)의 4분의 1 파장판(112L)과 우안용 렌즈(110R)의 4분의 1 파장판(112R)은 예를 들어, 각각 +1/4 파장판과 -1/4 파장판으로 이루어짐에 따라 서로 다른 방향으로 편광된 좌우(L, R) 영상, 예를 들어 각각 좌-원편광(left-handed circularly polarization)된 영상과 우-원편광(right-handed circularly polarization)된 영상을 분리하여 투과시키게 된다. 이와 같은 ±1/4 파장판으로 이루어진 좌우 렌즈(110L, 110R)의 4분의 1 파장판(112L, 112R)을 통과한 빛은 기판(111) 배면의 제 1 선형 편광자(113)와 동일한 방향, 즉 수평 방향으로 선편광 되어 상기 제 1 선형 편광자(113)를 투과하게 된다.
이때, 전술한 바와 같이 액정셔터용 패널(116)의 액정층(114)에 전압이 인가되지 않게 됨에 따라 상기 제 1 선형 편광자(113)를 통과한 빛은 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN) 액정을 거쳐 90도 만큼 편광방향이 바뀌게 되어 상기 제 1 선형 편광자(113)와 광흡수축이 수직인 제 2 선형 편광자(115)를 통과할 수 있게 된다.
이때, 도면에는 상기 편광방식으로 원편광방식을 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 편광방식으로 선편광방식을 이용할 수도 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 액정셔터방식의 입체영상표시장치에 대해 본 발명에 따른 입체영상 시청용 안경을 이용한 입체영상의 시청방법을 설명하기 위한 예시도이다.
이때, 상기 도 5a는 짝수 프레임(N frame)에서 좌(L) 영상이 구동되어 입체영상 시청용 안경(100)의 좌안용 렌즈(110L)를 통해 상기 좌(L) 영상이 보여지는 것을 나타내며, 상기 도 5b는 홀수 프레임(N+1 frame)에서 우(R) 영상이 구동되어 입체영상 시청용 안경(100)의 우안용 렌즈(110R)를 통해 상기 우(R) 영상이 보여지는 것을 나타낸다.
상기 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 액정셔터방식은 좌우(L, R) 영상을 시간적으로 분리하는 방식으로, 좌우(L, R) 영상을 각각 짧은 시간동안 표시패널(140) 화면에 교차해서 디스플레이하고, 이 화면에 맞게 액정셔터를 동기(synchronization)시켜 3D 영상을 구현하는 방식이다.
즉, 프레임(N frame, N+1 frame) 단위로 좌우(L, R) 영상 데이터가 변경되도록 시간 분할하는 방식으로, 이 상태에서 입체영상 시청용 안경(100)의 좌안용 렌즈(110L)와 우안용 렌즈(110R)는 상기 프레임(N frame, N+1 frame)에 동기화 되어 교대로 신호 전원을 온/오프(ON/OFF)시켜 주게 되면 3D 영상의 시청이 가능하게 된다.
이때, 상기 표시패널(140)은 120Hz보다 높은 240Hz에서 구동하게 되며, 상기 도 5a를 참조하면, 예를 들어 4.2ms 동안 좌(L) 영상을 어드레싱(addressing)하게 되면 전계에 따라 액정이 움직이게 되며 액정층(114) 하부의 액정의 움직임이 끝날 무렵 입체영상 시청용 안경(100)의 좌안용 렌즈(110L)만을 열어줌으로써 좌(L) 영상을 보게 된다. 즉, 표시패널(140)의 화면에서 출력되는 영상은 좌우 2개의 렌즈(110L, 110R)로 들어가는데, 전압이 인가되지 않은 좌안용 액정셔터용 패널(116L)은 입사편광을 90도 회전시켜 직교방향으로 놓인 제 2 선형 편광자(115)를 통과시킴에 따라 좌안으로 영상신호가 들어오게 된다. 반면에 전압이 인가된 우안용 액정셔터용 패널(116R)은 편광방향을 변화시키지 못하기 때문에 영상신호가 제 2 선형 편광자(115)에서 차단되어 우안으로 들어가지 못하게 된다.
그리고, 상기 도 5b를 참조하면, 마찬가지 방식으로 표시패널(140)과 입체영상 시청용 안경(100)의 동기에 따라 입체영상 시청용 안경(100)의 우안용 렌즈(110R)를 통해 우(R) 영상을 보게 함으로써 양안시차를 발생시켜 3D 영상을 즐길 수 있게 된다. 즉, 이와 같은 과정을 좌우 교대로 바꾸면서 좌우(L, R) 영상에 시차를 제공하여 입체감을 제공하게 된다.
이때, 상기 기판 전면에 형성된 4분의 1 파장판(112L, 112R)은 액정셔터방식의 입체영상표시장치에서 구동되는 좌우(L, R) 영상 신호에 아무런 영향을 주지 않는다.
참고로, 상기 입체영상 시청용 안경(100)의 액정셔터용 패널(116L, 116R)은 2개의 선형 편광자(113, 114)가 서로 수직하게 배치되고, 그 사이에 투명전극(미도시)이 부착된 유리기판(미도시)이 위치하며, 상기 투명전극이 부착된 유리기판 사이에 액정층(114)이 형성되도록 구성된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100,200 : 입체영상 시청용 안경 110,110L,110R,210 : 렌즈
111,211 : 기판 112,112L,112R,212 : 4분의 1 파장판
113,213 : 제 1 선형 편광자 114,214 : 액정층
115,215 : 제 2 선형 편광자 116,116L,116R,216 : 액정셔터용 패널
121,221 : 테 122,222 : 안경다리
123,223 : 전원 스위치 124,224 : 센서
132 : 패턴 리타더

Claims (21)

  1. 액정셔터방식과 패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치에서 모두 3D를 시청할 수 있는 구동패널을 구비한 좌우 렌즈를 포함하여 구성되며,
    상기 구동패널은,
    상기 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면에 각각 구비되는 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판; 및
    상기 기판 배면에 차례대로 구비되는 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 광흡수축이 서로 수직하게 배치되며,
    상기 제 1 선형 편광자는 광흡수축이 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 입체영상 시청용 안경.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 좌우 렌즈가 끼워져 고정되는 좌우 테를 추가로 포함하며,
    상기 좌우 테는 각 측단에서 후방으로 절곡하여 연장된 연장부를 구비하며, 상기 연장부에 액정셔터의 구동을 온/오프(ON/OFF)하기 위한 전원 스위치가 구비되는 입체영상 시청용 안경.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정셔터방식의 입체영상표시장치에 대해, 시간 분할된 좌우 영상 데이터의 반복되는 주기에 동기를 맞추기 위한 센서를 추가로 포함하는 입체영상 시청용 안경.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 편광방식의 입체영상표시장치를 시청할 경우, 상기 전원 스위치를 오프 하여 상기 액정층에 전압이 인가되지 않으며,
    상기 좌우 렌즈의 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판을 통과한 빛은 상기 제 1 선형 편광자와 동일한 방향으로 선편광 되어 상기 제 1 선형 편광자를 투과하는 입체영상 시청용 안경.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 글라스 또는 필름으로 이루어진 입체영상 시청용 안경.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 볼록렌즈, 오목렌즈 또는 기타 다른 시력 교정에 필요한 굴절률을 갖는 투명한 재질로 이루어진 입체영상 시청용 안경.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액정셔터방식의 입체영상표시장치를 시청할 경우, 프레임 단위로 시간 분할된 좌우 영상 데이터의 반복되는 주기에 동기를 맞추어 상기 좌우 렌즈 각각에 교대로 신호 전원을 온/오프(ON/OFF)하며,
    상기 좌 영상을 어드레싱 하는 경우 상기 액정층 하부의 액정의 움직임이 끝날 무렵 상기 좌 렌즈만을 열어주고, 상기 우 영상을 어드레싱 하는 경우 상기 우 렌즈만을 열어주며, 이와 같은 과정을 좌우 교대로 바꾸면서 상기 좌우 영상에 시차를 제공하는 입체영상 시청용 안경.
  8. 액정셔터방식과 패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치에서 모두 3D 영상을 시청할 수 있는 구동패널을 구비한 좌우 렌즈를 포함하는 입체영상 시청용 안경의 제조방법에 있어,
    상기 좌우 렌즈를 제조하는 단계는,
    상기 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면 각각에 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판을 정렬하여 부착하는 단계; 및
    상기 기판 배면에 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자로 이루어진 액정셔터용 패널을 부착하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 광흡수축이 서로 수직하게 배치되며,
    상기 제 1 선형 편광자는 광흡수축이 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 입체영상 시청용 안경의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기판은 광학적으로 투명하고 등방성을 갖는 글라스 또는 필름으로 형성하는 입체영상 시청용 안경의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기판이 상기 글라스로 이루어진 경우, 상기 기판 전면에 +4분의 1 파장판과 -4분의 1 파장판을 부착하는 단계는
    상기 기판 전면에 UV 경화수지를 코팅하는 단계;
    상기 좌우 렌즈에 대응하여, 상기 UV 경화수지가 코팅된 상기 기판 전면 각각에 상기 +4분의 1 파장판과 상기 -4분의 1 파장판을 정렬하는 단계; 및
    상기 UV 경화수지에 UV를 조사하여 상기 +4분의 1 파장판과 상기 -4분의 1 파장판을 상기 기판에 합착하는 단계로 이루어진 입체영상 시청용 안경의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 +4분의 1 파장판과 상기 -4분의 1 파장판이 부착된 상기 기판 배면에 상기 제 1 선형 편광자와 동일한 방향의 광흡수축을 가지는 제 3 선형 편광자를 부착한 후, 미리 제작된 상기 액정셔터용 패널을 부착하는 입체영상 시청용 안경의 제조방법.
  14. 좌우 렌즈에 대응하여, 기판 전면에 각각 구비되는 +4분의 1파장판과 -4분의 파장판 및 상기 기판 배면에 차례대로 구비되는 제 1 선형 편광자와, 액정층 및 제 2 선형 편광자를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 선형 편광자와 상기 제 2 선형 편광자는 광흡수축이 서로 수직하게 배치되며, 상기 제 1 선형 편광자는 광흡수축이 상기 좌우 렌즈에 대해 동일한 방향으로 배치되는 입체영상 시청용 안경을 준비하는 단계;
    패턴 리타더를 이용한 편광방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않도록 상기 입체영상 시청용 안경의 전원 스위치를 오프(OFF)하는 단계; 및
    액정셔터방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 프레임(N frame, N+1 frame) 단위로 시간 분할된 좌우 영상 데이터의 반복되는 주기에 동기를 맞추어 상기 좌우 렌즈 각각에 교대로 신호 전원을 온/오프(ON/OFF)하는 단계를 포함하는 입체영상의 시청방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 편광방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 상기 좌 렌즈의 +4분의 1 파장판과 상기 우 렌즈의 -4분의 1 파장판을 통해 각각 좌-원편광(left-handed circularly polarization)된 영상과 우-원편광(right-handed circularly polarization)된 영상을 분리하여 투과시키는 입체영상의 시청방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 좌 렌즈의 +4분의 1 파장판과 상기 우 렌즈의 -4분의 1 파장판을 통해 각각 상기 좌-원편광된 영상과 상기 우-원편광된 영상으로 분리되어 투과된 빛은 상기 기판 배면의 상기 제 1 선형 편광자와 동일한 방향으로 선편광 되어 상기 제 1 선형 편광자를 투과하는 입체영상의 시청방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 선형 편광자를 투과한 빛은 상기 제 1 선형 편광자와 광흡수축이 수직인 상기 제 2 선형 편광자를 투과하는 입체영상의 시청방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 액정셔터방식의 입체영상표시장치를 시청하는 경우에, 전압이 인가되지 않은 좌안용 액정셔터용 패널은 입사편광을 90도 회전시켜 직교방향으로 놓인 상기 제 2 선형 편광자를 통과시켜 좌안으로 영상신호가 들어오며, 전압이 인가된 우안용 액정셔터용 패널은 편광방향을 변화시키지 못해 영상신호가 상기 제 2 선형 편광자에서 차단되어 우안으로 들어가지 못하는 입체영상의 시청방법.
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